(57)【要約】【課題】インテグレータから射出された各部分光束を被照明領域上に重畳結像させる際の像ぼけを防止する。【解決手段】インテグレータを備える照明光学系１０において、インテグレータの出射側である第２レンズアレイ７０の有する各矩形レンズ７２を、２小レンズの配列と同一の面方向に配列される２つのレンズ要素７２ａ、７２ｂにより構成する。【選択図】図１
2010039473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照明領域を照明する照明装置であって、
照明光束を射出する光源部と、
複数の第１小レンズを配列した光学部品であって、前記光源部から射出される照明光束を各第１小レンズにより複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、
複数の第２小レンズを配列した光学部品であって、各第２小レンズは、前記複数の第１小レンズのそれぞれに対応し前記複数の第１小レンズから出射する各部分光束の入射を受ける構成である、第２レンズアレイと、
前記複数の第２小レンズから出射される各部分光束を前記被照明領域で重畳させる重畳レンズと
を有し、
前記第２レンズアレイの有する複数の第２小レンズのうちの少なくとも一部の各第２小レンズは、前記第２小レンズの配列と同一の面方向に配列される複数のレンズ要素により構成された、照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記被照明領域は、矩形であり、
前記各第２小レンズを構成する複数のレンズ要素の並びの方向は、前記被照明領域の一辺と同一の方向である、照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置であって、
前記矩形は、長方形であり、
前記被照明領域の前記一辺は、前記長方形の長辺である、照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の照明装置であって、
前記光源部は、複数の発光体を備え、
前記各第２小レンズを構成するレンズ要素の数は、前記発光体の数と同一である、照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置であって、
前記光源部は、
前記複数の発光体と同数で対をなし前記発光体の放射光を集光する複数の凹面鏡と、
前記複数の凹面鏡で集光された光がそれぞれ入射し、それぞれの光を所定の方向に反射する光反射部と、
前記光反射部で反射された光が入射し、入射された光の光束密度を略平行光に変換して出射する集光レンズと
を備える、照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置であって、
前記複数の発光体についての前記光反射部に形成される各像の並び方向は、前記各第２小レンズを構成する複数のレンズ要素の並びの方向と一致する構成である、照明装置。
【請求項７】
投写型表示装置であって、
請求項１ないし６のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置による照明を受け、映像信号に応じて光学像を形成するライトバルブと、
前記ライトバルブから出射される光を投写する投写部と
を備える投写型表示装置。
【請求項８】
光学インテグレータであって、
複数の第１小レンズを配列した光学部品であって、入射した照明光束を各第１小レンズにより複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、
複数の第２小レンズを配列した光学部品であって、各第２小レンズは、前記複数の第１小レンズのそれぞれに対応し前記複数の第１小レンズから出射する各部分光束の入射を受ける構成である、第２レンズアレイと
を有し、
前記第２レンズアレイの有する複数の第２小レンズのうちの少なくとも一部の各第２小レンズは、前記第２小レンズの配列と同一の面方向に配列される複数のレンズ要素により構成された、光学インテグレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照明領域を照明する照明装置と、前記照明装置を備える投写型表示装置と、光学インテグレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明の対象である被照明領域を均一に照明する光学系として、光学インテグレータ（以下、単に「インテグレータ」と呼ぶ）が知られている。インテグレータは、複数のレンズ（小レンズ）を緊密に並べた構成のレンズアレイ、いわゆるフライアイレンズを２枚平行に配置した構成であり、一方のレンズアレイに照射される不均一な光束を複数の部分光束に分割し、各部分光束を被照明領域上に重畳結像させるというものである。
【０００３】
インテグレータを用いた照明系を、投写型表示装置の一つであるプロジェクタに採用することは、従来、よく行われている。一方、こうしたプロジェクタでは、投写画像の高輝度化に対する要望の下、複数の発光体を備える構成が提案されている（下記の特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３６１２号公報
【０００５】
上記インテグレータでは、複数の発光体の像は、出射側の第２レンズアレイ上に構成されるが、これら複数の発光体の像は、第２レンズアレイに備えられる各小レンズの光軸上にないため、インテグレータから射出された各部分光束を被照明領域上に重畳結像させる際に、像がぼやけてしまうという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、インテグレータから射出された各部分光束を被照明領域上に重畳結像させる際の像ぼけを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］  被照明領域を照明する照明装置であって、
照明光束を射出する光源部と、
複数の第１小レンズを配列した光学部品であって、前記光源部から射出される照明光束を各第１小レンズにより複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、
複数の第２小レンズを配列した光学部品であって、各第２小レンズは、前記複数の第１小レンズのそれぞれに対応し前記複数の第１小レンズから出射する各部分光束の入射を受ける構成である、第２レンズアレイと、
前記複数の第２小レンズから出射される各部分光束を前記被照明領域で重畳させる重畳レンズと
を有し、
前記第２レンズアレイの有する複数の第２小レンズのうちの少なくとも一部の各第２小レンズは、前記第２小レンズの配列と同一の面方向に配列される複数のレンズ要素により構成された、照明装置。
【０００９】
この照明装置によれば、インテグレータを構成する出射側の第２レンズアレイの有する複数の第２小レンズのうちの少なくとも一部の各第２小レンズは、前記第２小レンズの配列と同一の面方向に配列される複数のレンズ要素により構成されていることから、第１レンズアレイから射出された各部分光束が複数に別れているような場合に、別れたそれぞれの光束を、各レンズ要素で伝達させることができる。このために、第２レンズアレイから射出された各部分光束を、被照明領域上に精度よく重畳結像させることができることから、像ぼけを防止することができるという効果を奏する。
【００１０】
［適用例２］  適用例１に記載の照明装置であって、前記被照明領域は、矩形であり、前記各第２小レンズを構成する複数のレンズ要素の並びの方向は、前記被照明領域の一辺と同一の方向である、照明装置。
【００１１】
この構成によれば、被照明領域をより均一に照明することができる。
【００１２】
［適用例３］  適用例２に記載の照明装置であって、前記矩形は、長方形であり、前記被照明領域の前記一辺は、前記長方形の長辺である、照明装置。
【００１３】
この構成によれば、被照明領域が長方形であるときに、被照明領域を均一に照明することができる。
【００１４】
［適用例４］  適用例１ないし３のいずれかに記載の照明装置であって、前記光源部は、複数の発光体を備え、前記各第２小レンズを構成するレンズ要素の数は、前記発光体の数と同一である、照明装置。
【００１５】
この構成によれば、光源部が複数の発光体を備えることから、照明光量を増大することができる。また、複数の発光体を用いたにもかかわらず、第２レンズアレイから射出された各部分光束を、被照明領域上に精度よく重畳結像させて、像ぼけを防止することができる。
【００１６】
［適用例５］  適用例４に記載の照明装置であって、前記光源部は、前記複数の発光体と同数で対をなし前記発光体の放射光を集光する複数の凹面鏡と、前記複数の凹面鏡で集光された光がそれぞれ入射し、それぞれの光を所定の方向に反射する光反射部と、前記光反射部で反射された光が入射し、入射された光の光束密度を略平行光に変換して出射する集光レンズとを備える、照明装置。
【００１７】
この構成によれば、光源部により、簡単な構成でもって、複数の発光体からの照明光束を略平行光として射出させることができる。
【００１８】
［適用例６］  適用例５に記載の照明装置であって、前記複数の発光体についての前記光反射部に形成される各像の並び方向は、前記各第２小レンズを構成する複数のレンズ要素の並びの方向と一致する構成である、照明装置。
【００１９】
この構成によれば、複数の発光体を用いたにもかかわらず、第２レンズアレイから射出された各部分光束を、被照明領域上に精度よく重畳結像させて、像ぼけを防止することができる。
【００２０】
［適用例７］  投写型表示装置であって、
適用例１ないし６のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置による照明を受け、映像信号に応じて光学像を形成するライトバルブと、
前記ライトバルブから出射される光を投写する投写部と
を備える投写型表示装置。
【００２１】
この構成の投写型表示装置によれば、投写画像の高輝度化と画像ぼけの防止とを両立することができる。
【００２２】
［適用例８］  光学インテグレータであって、
複数の第１小レンズを配列した光学部品であって、入射した照明光束を各第１小レンズにより複数の部分光束に分割する第１レンズアレイと、
複数の第２小レンズを配列した光学部品であって、各第２小レンズは、前記複数の第１小レンズのそれぞれに対応し前記複数の第１小レンズから出射する各部分光束の入射を受ける構成である、第２レンズアレイと
を有し、
前記第２レンズアレイの有する複数の第２小レンズのうちの少なくとも一部の各第２小レンズは、前記第２小レンズの配列と同一の面方向に配列される複数のレンズ要素により構成された、光学インテグレータ。
【００２３】
この構成の光学インテグレータによれば、適用例１に記載の照明装置と同様に、第２レンズアレイから射出された各部分光束を、被照明領域上に精度よく重畳結像させることができることから、像ぼけを防止することができるという効果を奏する。
【００２４】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、プロジェクタやモニタ装置等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例としての投写型表示装置１の光学系を概略化して示す説明図である。
【図２】反射プリズム４０に形成される二次光源ＳＬを示す説明図である。
【図３】集光レンズ５０における入射光束の進行方向の制御の仕方を示す説明図である。
【図４】第１レンズアレイ６０を示す説明図である。
【図５】第２レンズアレイ７０を示す説明図である。
【図６】一つの矩形レンズ７２を拡大して示す説明図である。
【図７】第２レンズアレイ７０の出射面側から見た発光体像Ｑ１．Ｑ２の様子を模式的に示す説明図である。
【図８】変形例１の有する第２レンズアレイ１７０の正面図である。
【図９】変形例２の有する第２小レンズ２７２の平面図である。
【図１０】変形例２の有する第２小レンズの他の例を示す平面図である。
【図１１】変形例３の有する第２レンズアレイ３７０の正面図である。
【図１２】変形例５としての投写型表示装置５０１の光学系を概略化して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明の照明装置および投写型表示装置、並びにインテグレータについての実施の形態を実施例に基づいて以下に説明する。
【００２７】
１．実施例の構成：
図１は、本発明の一実施例としての投写型表示装置１の光学系を概略化して示す説明図である。投写型表示装置１は、いわゆるプロジェクタである。図１は、上から見た図である。図示するように、投写型表示装置１は、照明装置としての照明光学系１０と、フィールドレンズ９０と、液晶ライトバルブ９２と、投写レンズ９４とを備える。
【００２８】
照明光学系１０は、第１および第２の放電ランプ２０、３０と、反射プリズム４０と、集光レンズ（コンデンサレンズ）５０と、インテグレータを構成する第１および第２のレンズアレイ６０、７０と、重畳レンズ８０とを備える。
【００２９】
第１および第２の放電ランプ２０、３０は、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等を用いることができ、発光管２１、３１とリフレクタ２２、３２とを有している。発光管２１、３１では、アーク放電による発光体２１ａ、３１ａが形成される。発光体２１ａ、３１ａから放射される光は、それぞれ対応するリフレクタ２２、３２により反射され、開口から出射する。
【００３０】
第１および第２の放電ランプ２０、３０は、出射光の向きが互いに向かい合うように、対向して配置されており、両者の中央位置に、反射プリズム４０が設けられている。第１および第２の放電ランプ２０、３０に備えられるリフレクタ２２、３２は、光を集光する楕円面型の凹面鏡であり、発光体２１ａ、３１ａの位置に第１の焦点を、反射プリズム４０の反射面４１、４２の位置に第２の焦点をそれぞれ結ぶものであることから、図２に示すように、反射プリズム４０の反射面４１、４２近傍には、発光体２１ａ、３１ａの像４１ａ、４２ａによる二次光源ＳＬを形成することができる。それゆえ、以下の光学系では本来離れた位置にある発光体２１ａ、３１ａから放射される光を、二次光源ＳＬから放射される光として取り扱うことができる。なお、反射プリズム４０の反射面４１、４２は、アルミニウム膜または誘電体多層膜が蒸着されており、可視光を効率良く反射する。
【００３１】
反射プリズム４０により構成される二次光源ＳＬから放射される光は発散光であり集光レンズ５０に入射する。集光レンズ５０は例えば、非球面の両凸レンズを用いる。図３は、集光レンズ５０における、入射光束の進行方向の制御の仕方を示す説明図である。 
【００３２】
集光レンズ５０は、入射光を略平行光に変換する。図３は、集光レンズ５０の働きを概念的に示す説明図である。図示においては、便宜上、出射光束の断面を４つの領域に分割して示す。図示するように、入射光束の各領域における光束密度をＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４とし、出射光束の各領域における光束密度をＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、ＳＳ４とすると、集光レンズ５０は、例えば、Ｓ１＜ＳＳ１、Ｓ２＜ＳＳ２、Ｓ３＝ＳＳ３、Ｓ４＞ＳＳ４であり、さらにＳＳ１＞ＳＳ２＞ＳＳ３＞ＳＳ４となるように入射光束の進行方向を制御して出射させる。これにより集光レンズ５０からは、光軸ＯＸから離れるほど光束密度が小さくなる平行光束が出射する。なお、ここでいう平行光束は、厳密に平行な光束ではなくほぼ平行な光束であれば足りる。
【００３３】
図１に戻り、集光レンズ５０からの平行光束は、複数の小レンズを配列した第１レンズアレイ６０に入射する。なお、第１レンズアレイ６０の手前までの光学系、すなわち、第１および第２の放電ランプ２０、３０と、反射プリズム４０と、集光レンズ５０とにより、本発明の構成要素の一つである「光源部」が構成される。なお、この光源部は、上記構成に限る必要はなく、例えば、第１の放電ランプ２０と反射プリズム４０との間と、第２の放電ランプ３０と反射プリズム４０との間に平面ミラーをそれぞれ設けて、第１および第２の放電ランプ２０、３０の配設位置を変更した構成等、他の構成に換えることができる。要は、インテグレータに照明光束を送ることができればどのような構成としてもよい。好ましくは、本実施例のように、略平行な照明光束を出射することがよい。
【００３４】
図４は、第１レンズアレイ６０を示す説明図である。図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は平面図、図４（ｃ）は側面図である。図示するように、第１レンズアレイ６０は、小レンズとしての複数の矩形レンズ６２を二次元状に配列して構成した光学部品である。各矩形レンズ６２は、平凸レンズである。矩形レンズ６２の縦横サイズは、被照明領域である液晶ライトバルブ９２と相似なものである。ここでは、１６：９のアスペクト比をもつ液晶ライトバルブ９２を照明する場合として示されているため、矩形レンズ６２の縦横比も９：１６となっている。すなわち、ここで言う「矩形」とは、長方形である。
【００３５】
なお、矩形レンズ６２の横方向（長辺方向）ｘは、図１では図示の通りとなる。この長辺方向ｘは、液晶ライトバルブ９２の長辺と同一の方向である。矩形レンズ６２は、本発明の構成要素の一つである「第１小レンズ」である。
【００３６】
図５は、第２レンズアレイ７０を示す説明図である。図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は平面図、図５（ｃ）は側面図である。図示するように、第２レンズアレイ７０は、複数の矩形レンズ７２を二次元状に配列して構成した光学部品である。複数の矩形レンズ７２は、第１レンズアレイ６０の有する矩形レンズ６２と同数であり、各矩形レンズ７２は、第１レンズアレイ６０の有する各矩形レンズ６２と１：１で対応している。ここでは、各矩形レンズ７２の縦横サイズは、第１レンズアレイ６０の有する各矩形レンズ６２と同一の縦横サイズであるものとした。なお、矩形レンズ７２は、本発明の構成要素の一つである「第２小レンズ」である。
【００３７】
各矩形レンズ７２は、２つのレンズ要素７２ａ、７２ｂから構成されている。第１および第２レンズ要素７２ａ、７２ｂは、同一形状、同一サイズであり、この２つのレンズ要素７２ａ、７２ｂを横方向ｘに配列することで矩形レンズ７２は構成される。ここでいう横方向ｘは、図４および図１に示すｘ方向と同一である。したがって、第１および第２レンズ要素７２ａ、７２ｂの並びの方向は、液晶ライトバルブ９２の長辺と同一の方向である。
【００３８】
図６は、一つの矩形レンズ７２を拡大して示す説明図である。各レンズ要素７２ａ、７２ｂは、平凸レンズであり、横方向ｘに互いに接合されている。各レンズ要素７２ａ、７２ｂの横方向ｘのサイズＥｘは、矩形レンズ７２の横方向ｘのサイズＬｘの１／２であり、各レンズ要素７２ａ、７２ｂの縦方向（ｘ方向に垂直な方向）ｙのサイズＥｙは、矩形レンズ７２の縦方向ｙのサイズＬｙと同一である。なお、図示するように、各レンズ要素７２ａ、７２ｂは、平凸レンズである。
【００３９】
図１に戻り、集光レンズ５０からの平行光束は、第１レンズアレイ６０の備える各矩形レンズ６２により複数の部分光束に分割される。各矩形レンズ６２から出射された各部分光束は、その後、第２レンズアレイ７０の備える各矩形レンズ７２上に収束する。第２レンズアレイ７０上には、発光体２１ａ、３１ａによる多数の像が形成される。つまり、第１レンズアレイ６０における１つの矩形レンズ６２に対して、第２レンズアレイ７０における２つのレンズ要素７２ａ、７２ｂが対応している。
【００４０】
図７は、第２レンズアレイ７０の出射面側から見た発光体像の様子を模式的に示した説明図である。図示するように、第２レンズアレイ７０の備える各矩形レンズ７２には、発光体２１ａ、３１ａに対応する２つの発光体像Ｑ１，Ｑ２が形成される。なお、図示においては、発光体２１ａに対応する発光体像Ｑ１には斜線を施し、発光体３１ａに対応する発光体像Ｑ２には斜線を施さずに、双方を区別した。発光体像Ｑ１は、矩形レンズ７２の横方向ｘにおいて図示の右側、すなわち、反射プリズム４０から見て第１放電ランプ２０がある側（図１参照）に偏り、発光体像Ｑ２は、矩形レンズ７２の横方向ｘにおいて図示の左側、すなわち、反射プリズム４０から見て第２放電ランプ３０がある側（図１参照）に偏る。
【００４１】
換言すれば、図２に示すように、反射プリズム４０に形成される発光体２１ａ、３１ａの像４１ａ、４２ａは、前述してきたｘ方向と同一の方向に並ぶことから、上記のように発光体像Ｑ１，Ｑ２は、ｘ方向において偏りが生じる。
【００４２】
第２レンズアレイ７０の各矩形レンズ７２は、前述したように、横方向ｘにおいて第１および第２レンズ要素７２ａ、７２ｂに分割されていることから、発光体２１ａに対応する発光体像Ｑ１は第１レンズ要素７２ａに形成され、発光体３１ａに対応する発光体像Ｑ２は第２レンズ要素７２ｂに形成される。
【００４３】
なお、集光レンズ５０の作用により第１レンズアレイ６０の入射光束の密度は、光軸ＯＸから離れるほど小さくなるので、発光体像Ｑ１、Ｑ２の大きさも、光軸ＯＸから離れるほど小さくなる。
【００４４】
上記構成の第１および第２のレンズアレイ６０、７０により構成されるインテグレータによれば、入射光束を多数の部分光束に分割し、それらを拡大して出射する。第２のレンズアレイ７０から出射した部分光束は、重畳レンズ８０に入射し、重畳レンズ８０により、各部分光束は液晶ライトバルブ９２上で重畳結合される。この結果、照明光学系１０によれば、被照明領域である液晶ライトバルブ９２上を均一に照明することができる。
【００４５】
また、第２レンズアレイ７０の有する各矩形レンズ７２が、２つのレンズ要素７２ａ、７２ｂにより構成されていることから、二次光源ＳＬから射出された光束がわずかながらも２つに別れているような場合（図２参照）に、別れたそれぞれの光束を、各レンズ要素７２ａ、７２ｂで伝達させることができる。このために、第２レンズアレイ７０から射出された各部分光束を、液晶ライトバルブ９２上に精度よく重畳結像させることができる。この結果、液晶ライトバルブ９２上の像ぼけを防止することができる。
【００４６】
重畳レンズ８０から出射された照明光束、すなわち、照明光学系１０から出射された照明光束は、フィールドレンズ９０に入射する。フィールドレンズ９０は、液晶ライトバルブ９２上を照明する光を投写レンズ９４の瞳面に集光するためのものである。投写レンズ９４は、液晶ライトバルブ９２上に形成される光学像をスクリーンＳＣ上に投写する。
【００４７】
２．実施例の作用、効果：
以上のように構成された本実施例の投写型表示装置１が備える照明光学系１０によれば、前述したように、液晶ライトバルブ９２上の像ぼけを防止することができるという効果を奏する。また、像ぼけを防止することにより、照射する光量を大きくする必要がないことから、低電力でもって高輝度の投写型表示装置を提供できるという副次的な効果を奏する。
【００４８】
さらに、本実施例では、第２レンズアレイ７０の有する各矩形レンズ７２を構成する第１および第２レンズ要素７２ａ、７２ｂの並びの方向が、被照明領域である液晶ライトバルブ９２の長辺の方向と、二次光源ＳＬとして形成される発光体２１ａ、３１ａの像４１ａ、４２ａの並びの方向との双方と同一であることから、２つの発光体２１ａ、３１ａを用いたにもかかわらず、第２レンズアレイ７０から射出された各部分光束を、液晶ライトバルブ９２上により精度よく重畳結像させることができる。
【００４９】
また、本実施例の投写型表示装置１では、２つの放電ランプ２０、３０を備えていることから、高輝度化を達成することができる。
【００５０】
３．変形例：
なお、この発明は上記の実施例やその変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５１】
（１）変形例１
前記実施例では、第２レンズアレイ７０の有する全ての矩形レンズ７２が、第１および第２レンズ要素７２ａ、７２ｂを備える構成としたが、これに換えて、全ての矩形レンズのうちの一部の矩形レンズだけ、複数のレンズ要素を備える構成としてもよい。
【００５２】
図８は、変形例１の有する第２レンズアレイ１７０の正面図である。図示するように、第２レンズアレイ１７０の有する複数の矩形レンズ１７２の配列のうちの外周部分、すなわち、図示の例では、第１行目、第６行目、第１列目、第５列目に位置する矩形レンズ１７２は、第１および第２レンズ要素１７２ａ、１７２ｂを備える構成とし、その他の内側部分の３ラ４の配列に含まれる矩形レンズ１７２については、周知のものと同様、一のレンズから構成されるものとする。図７に示したように、第２レンズアレイに形成される発光体像Ｑ１，Ｑ２の大きさは、光軸ＯＸから離れるほど小さくなり、その位置のぶれも大きくなるが、上記変形例１では、光軸ＯＸから最も離れた外周部分については、各矩形レンズ１７２が第１および第２レンズ要素１７２ａ、１７２ｂを備える構成としたことから、各部分光束の液晶ライトバルブへの重畳を十分に行うことができる。
【００５３】
（２）変形例２
第２レンズアレイの有する第２小レンズの備える複数のレンズ要素は、前記実施例では、互いの凸部がほぼ離れた構成であったが、これに換えて近接する構成としてもよい。図９は、変形例２の有する第２小レンズの平面図である。図示するように、第２小レンズ（矩形レンズ）２７２は、第１および第２レンズ要素２７２ａ、２７２ｂを備える。第１および第２レンズ要素２７２ａ、２７２ｂは、第１実施例のレンズ要素７２ａ、７２ｂと同じ曲率の球面を備えるが、互いの凸部は重なるように近接している。この構成によっても、前記実施例と同様に、各部分光束の液晶ライトバルブへの重畳を十分に行うことができる。
【００５４】
図１０は、変形例２の有する第２小レンズの他の例を示す平面図である。図９の変形例２では、第１および第２レンズ要素２７２ａ、２７２ｂの頂点はそれぞれ残っていたが、これに対して図１０の例示では、図９の変形例２よりも、互いの凸部はよりいっそう重なっており、第１のレンズ要素４７２ａと第２のレンズ要素４７２ｂとにより一つの頂点が形成される構成となっている。この構成によっても、前記実施例と同様に、各部分光束の液晶ライトバルブへの重畳を十分に行うことができる。
【００５５】
なお、第２小レンズの備える複数のレンズ要素は、前記実施例、前記変形例の形状に限る必要はなく、他の凸レンズの形状としてもよい。また、各第２小レンズの備える複数のレンズ要素は全て、同一形状、同一寸法である必要もなく、形状、寸法が異なるものとしてもよい。
【００５６】
（３）変形例３
第２レンズアレイの有する第２小レンズの備える複数のレンズ要素は、前記実施例では、２つとしたが、２つである必要はなく、３つ、４つ等の他の複数としてもよい。なお、好ましくは、各第２小レンズを構成するレンズ要素の数は、光源部に備えられる発光体の数と同一とするのがよい。つまり、第１レンズアレイ６０における１つの矩形レンズ６２に対して、第２レンズアレイにおける複数のレンズ要素７２ａ、７２ｂが対応している。
【００５７】
図１１は、変形例３の有する第２レンズアレイ３７０の正面図である。図示するように、第２レンズアレイ３７０の有する複数の矩形レンズ３７２のそれぞれは、第１、第２、および第３のレンズ要素３７２ａ、３７２ｂ、３７２ｃを備える。第１〜第３のレンズ要素３７２ａ〜３７２ｃの並びの方向は、被照明領域の長辺の方向と、二次光源ＳＬとして形成される３つの発光体の各像の並びの方向との双方と同一となっている。この構成によれば、投写画像のより一層の高輝度化と、画像ぼけの防止とを両立することができる。
【００５８】
（４）変形例４
前記実施例では、被照明領域としての液晶ライトバルブ９２は、長方形であったが、長方形に限る必要はなく正方形としてもよい。また、長方形、正方形の矩形である必要もなく、円形、楕円形等の他の形状とすることもできる。
【００５９】
（５）変形例５
前記実施例の投写型表示装置１は、第１の放電ランプ２０と第２の放電ランプ３０とを備える２灯式のものであったが、これに限定するものではなく、例えば１灯式のものであって良い。以下、この構成について図面を用いて詳細に説明する。
【００６０】
図１２は、変形例５としての投写型表示装置５０１の光学系を概略化して示す説明図である。図１２は、上から見た図である。図示するように、投写型表示装置５０１は、照明装置としての照明光学系５１０と、フィールドレンズ９０と、液晶ライトバルブ９２と、投写レンズ９４とを備える。フィールドレンズ９０、液晶ライトバルブ９２、および投写レンズ９４は、第１実施例と同一の構成であり、第１実施例と同じ符号を付けた。
【００６１】
照明光学系５１０は、放電ランプ５２０と、平行化レンズ５５０と、インテグレータを構成する第１および第２のレンズアレイ６０、７０と、ＰＢＳ（Polarization beam splitter）５７５と、重畳レンズ８０とを備える。第１および第２のレンズアレイ６０、７０、および重畳レンズ８０は、第１実施例と同一の構成であり、第１実施例と同じ符号を付けた。ＰＢＳ５７５は、ランダム偏光を直線偏光に変換する素子であり、第１実施例では省略したが、本実施例では明記した。
【００６２】
放電ランプ５２０は、前記実施例と同様に、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等を用いることができ、発光管５２１とリフレクタ５２２とを有している。放電ランプ５２０からの光は、平行化レンズ５５０を通過して平行光束となる。その平行光束は、複数の小レンズを配列した第１レンズアレイ６０に入射する。
【００６３】
第１および第２のレンズアレイ６０、７０、および重畳レンズ８０は、前記実施例と同一の構成であり、前記実施例と同じ作用を奏する。
【００６４】
以上のように構成された変形例５の投写型表示装置５０１が備える照明光学系５１０によれば、前記実施例と同様に、液晶ライトバルブ９２上の像ぼけを防止することができるという効果を奏する。像ぼけを防止することができるのは次の理由による。
【００６５】
変形例５のように１灯式の場合であっても、従来のインテグレータを用いた場合、第１レンズアレイから射出された各部分光束が、第２レンズアレイに備えられる各小レンズの光軸上から若干ながらずれる虞があった。これに対して、変形例５においては、第２レンズアレイ７０の各矩形レンズ７２は、第１および第２レンズ要素７２ａ、７２ｂに分割されていることから、第１レンズアレイから射出された上記ずれた部分光束を第１および第２レンズ要素７２ａ、７２ｂのいずれかで受けることが可能となり、この結果、像ぼけを防止することができる。
【００６６】
（６）変形例６
なお、前記実施例の投写型表示装置では、被照明領域として透過型の液晶ライトバルブを用いた例を示したが、これに限定するものではなく、例えば、反射型の液晶パネルや、複数の微小ミラーにより光を変調するミラー型デバイスを用いても良い。また、投写型表示装置としては、フロント二体型、リア一体型、いずれの構成としてもよい。さらに、投写型表示装置としては、周知の色分離光学系および色合成光学系を備えた構成としてもよい。また、前記実施例や変形例の照明光学系を備えるモニタ装置等、他の装置の形態としてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…投写型表示装置
１０…照明光学系
２０…第１放電ランプ
２１…発光管
２１ａ…発光体
２２…リフレクタ
３０…第２放電ランプ
３１…発光管
３１ａ…発光体
３２…リフレクタ
４０…反射プリズム
４１…反射面
４１ａ、４２ａ…発光体像
５０…集光レンズ
６０…第１レンズアレイ
６２…矩形レンズ
７０…第２レンズアレイ
７２…矩形レンズ
７２ａ…第１レンズ要素
７２ｂ…第２レンズ要素
８０…重畳レンズ
９０…フィールドレンズ
９２…液晶ライトバルブ
９４…投写レンズ
１７０…第２レンズアレイ
１７２…矩形レンズ
１７２ａ…第１レンズ要素
１７２ｂv…第２レンズ要素
２７２…第２小レンズ
２７２ａ…第１レンズ要素
２７２ｂ…第２レンズ要素
３７０…第２レンズアレイ
３７２…矩形レンズ
３７２ａ…第１レンズ要素
３７２ｂ…第２レンズ要素
３７２ｃ…第３のレンズ要素
４７２ａ…第１レンズ要素
４７２ｂ…第２レンズ要素
５０１…投写型表示装置
５１０…照明光学系
５２０…放電ランプ
５５０…平行化レンズ
５７５…ＰＢＳ
Ｑ１．Ｑ２…発光体像
ＳＣ…スクリーン
ＳＬ…二次光源
ＯＸ…光軸
【図１】
2010039473.tif 000003
【図２】
2010039473.tif 000004
【図３】
2010039473.tif 000005
【図４】
2010039473.tif 000006
【図５】
2010039473.tif 000007
【図６】
2010039473.tif 000008
【図７】
2010039473.tif 000009
【図８】
2010039473.tif 000010
【図９】
2010039473.tif 000011
【図１０】
2010039473.tif 000012
【図１１】
2010039473.tif 000013
【図１２】
2010039473.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月13日(2009.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
［適用例５］  適用例４に記載の照明装置であって、前記光源部は、前記複数の発光体と同数で対をなし前記発光体の放射光を集光する複数の凹面鏡と、前記複数の凹面鏡で集光された光がそれぞれ入射し、それぞれの光を所定の方向に反射する光反射部と、前記光反射部で反射された光が入射し、入射された光を略平行光に変換して出射する集光レンズとを備える、照明装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置であって、
前記光源部は、
前記複数の発光体と同数で対をなし前記発光体の放射光を集光する複数の凹面鏡と、
前記複数の凹面鏡で集光された光がそれぞれ入射し、それぞれの光を所定の方向に反射する光反射部と、
前記光反射部で反射された光が入射し、入射された光を略平行光に変換して出射する集光レンズと
を備える、照明装置。